Лабораторные мыши, побывавшие в космосе, производят на свет потомство с ослабленной способностью к размножению. Об этом свидетельствуют результаты нового исследования, опубликованного в журнале PNAS. Как именно это может отразиться на людях-космонавтах и их семьях, пока неясно.
Учёные наблюдали за самками мышей, которые провели продолжительное время на Международной космической станции (МКС). Сами эти мыши сохранили фертильность на уровне сородичей, оставшихся на Земле. Однако их дети и внуки давали меньшее число помётов, чем в среднем, рожали реже и имели пониженный уровень ключевых репродуктивных гормонов, а также другие измеримые отличия.
«Потомство тех, кто вернулся из космоса, отличалось по поведению, состоянию мышц и способности к дальнейшему размножению, — заявил Live Science соавтор работы Лейн Кристенсон, профессор клеточной биологии и физиологии Медицинского центра Канзасского университета. — Практически каждый показатель, который мы изучали, имел те или иные отличия».
Поскольку эксперимент проводился на мышах, переносить его результаты на человека-космонавта сложно. Тем не менее грызуны служат удобной биологической моделью для оценки влияния космических полётов на здоровье: это млекопитающие с репродуктивной системой, похожей на человеческую. Как отмечают авторы работы, по мере изучения возможности длительных космических путешествий их данные указывают на необходимость дальнейших исследований воздействия долгого пребывания в космосе на репродуктивную систему.
Раньше, например, в рамках исследования NASA Twins Study сравнивали здоровье астронавта Скотта Келли, год проработавшего на МКС, и его брата-близнеца Марка, остававшегося на Земле. Те данные говорили о скромном влиянии коротких полётов на организм человека. В 2019 году другая работа показала, что самцы мышей с МКС могли зачать здоровое потомство. Новое исследование, по словам Кристенсона, призвано «заполнить пробел» в изучении того, как космос влияет на женскую репродуктивную систему. Это особенно важно, поскольку гормоны вроде эстрогена воздействуют не только на размножение, но и почти на все системы органов женского организма, включая поддержание костной ткани.
В ходе нового эксперимента 20 самок мышей провели на МКС 42 дня. Репродуктивный цикл у мышей очень короткий — всего четыре-пять дней, тогда как у человека менструальный цикл в среднем длится 28 дней. Однако, по словам Кристенсона, молекулярные механизмы колебаний гормонов в каждом цикле во многом схожи. Вернувшись на Землю, мыши по-прежнему могли забеременеть и родить живых детёнышей. Их помёты были немного меньше, чем у контрольной группы, но разница оказалась статистически незначительной и могла быть случайной. Более заметные отличия проявились у следующего поколения: потомство космических мышей имело примерно на 15% меньшую мышечную силу, а самки второго поколения оказались более подвержены стрессу. «Мы были сильно удивлены, что относительно короткий срок — 42 дня — вызвал такие разительные перемены», — сказал Кристенсон. Мыши второго поколения тоже могли забеременеть, но помётов у них было меньше и они были значительно мельче, чем у контрольной группы. Анализы также показали пониженный уровень антимюллерова гормона (АМГ), концентрация которого связана с общим числом яйцеклеток: чем выше АМГ, тем больше запас яйцеклеток, и наоборот. У третьего поколения уровень АМГ тоже оказался ниже, чем у контрольных мышей.
Кристенсон предполагает, что такая картина может объясняться «ускорением старения» из-за воздействия невесомости на предшественников этих мышей. Прежние исследования на мышах и тканях человека указывали, что отсутствие гравитации делает клетки более уязвимыми к стрессу. Это связывают с нарушениями в митохондриях — «энергетических станциях» клеток, которые содержат особую ДНК, передающуюся исключительно от матери к ребёнку. Однако этот теоретический механизм и его связь с репродуктивной способностью мышей ещё предстоит подтвердить. Доктор Ульрике Людерер, директор Центра профессионального и экологического здоровья Калифорнийского университета в Ирвайне, не участвовавшая в работе, отметила, что исследование пополняет растущий массив данных о влиянии космических полётов на репродуктивную систему. По её словам, поскольку эксперимент шёл на МКС, где уровень космической радиации ниже, чем в дальнем космосе, последствия путешествия, например, к Марсу могут быть ещё серьёзнее. Ранее в этом году Людерер опубликовала работу, согласно которой облучение мышей радиацией, сравнимой с получаемой астронавтом в полёте к Марсу, приводило к «весьма значительному снижению числа яйцеклеток и фолликулов в яичниках». Она надеется, что дальнейшие исследования затронут и другие репродуктивные маркеры, включая уровень гормонов, чтобы точно определить долгосрочные последствия дальних космических путешествий. Это будет особенно важно, если «люди станут проводить в космосе длительное время или колонизируют другую планету».